Yaz›flma Adresi: Prof. Dr. A. Nazl› Baflak
Bo¤aziçi Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, 34342 Bebek ‹stanbul Tel: 0212 359 66 79 Faks: 0212 287 24 68 basak@boun.edu.tr
Dergiye Ulaflma Tarihi/Received: 23.11.2004 Kesin Kabul Tarihi/Accepted: 24.11.2004
Huntington Hastal›¤›’n›n Moleküler Biyolojisi
Anahtar Kelimeler: Huntington Hastal›¤›, poliglutamin hastal›klar›, CAG tekrar›, nörodejenerasyon
disregülasyon olas› mekanizmalar aras›ndad›r. Bunlar›n kesinlik kazanmas›n›n, Huntington Hastal›¤› ile ayn› patogenik mekanizmalar› paylaflt›¤› düflünülen, bir dizi nörodejeneratif hastal›¤›n tedavisine de ›fl›k tutaca¤› beklenmektedir.
ABSTRACT
Molecular Biology of Huntington’s Disease
Huntington’s Disease (HD) is the most common among nine known polyglutamine disorders. Its prevalence is estimated to be 3-7/100 000 in populations of Western European descent. HD is an autosomal dominantly inherited neurodegenerative disorder of the central nervous system, characterized by involuntary movements, impaired motor coordination, cognitive loss and various psychiatric abnormalities. The most prominent pathological finding is the selective neuron death in basal ganglia. The disease gene (IT-15), localized to chromosome 4 in 1993 and 180kb long, is composed of 67 exons. The gene product is a 348 kDa protein, called huntingtin, whose function is not known yet. The mutation causing HD is the expansion of the CAG triplet repeat in the first exon of the IT-15 gene. Huntington’s Disease Working Group has identified four repeat intervals: People who carry 26 or less CAG repeats in the IT-15 gene are healthy, alleles with 27-35 repeats may show intergenerational instability, people carrying 36-39 CAG repeats may or may not develop the disease , however 40 or more CAG repeats definitely cause HD, if people live long enough. The molecular diagnosis of HD with direct mutation analysis has been available since 1993. In this method, the CAG repeat region on the IT- 15 gene is PCR-amplified, and the repeat number is determined using radioactive
Nagehan Ersoy, A. Nazl› Baflak
Bo¤aziçi Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, ‹STANBUL
Nörolojide Genetik / Genetics in Neurology
T ü r k N ö r o l o j i D e r g i s i 2 0 0 5 ; C i l t : 1 1 S a y › : 1 S a y f a : 2 7 - 4 4
ÖZET
Bugüne kadar bilinen dokuz poliglutamin tekrar› hastal›¤› aras›nda en yayg›n›
Huntington Hastal›¤›'d›r. Bat› Avrupa’da görülme s›kl›¤› yaklafl›k 3-7/100 000’dir.
Otozomal dominant geçifl gösteren Huntington Hastal›¤›, santral sinir sistemine özgü nörodejeneratif bir hastal›k olup, istemsiz hareketler, motor koordinasyon bozuklu¤u, haf›za kayb› ve çeflitli psikiyatrik bozukluklar ile karakterize edilir.
Hastal›¤›n en belirgin patolojik özelli¤i, beynin bazal ganglia bölgesindeki selektif nöron ölümüdür. 1993 y›l›nda 4. kromozoma lokalize edilen Huntington Hastal›¤›
geni (IT-15), 180 kb uzunlu¤unda ve 67 eksondan oluflan büyük bir gendir. IT- 15 geni, 348 kDa’luk, henüz ifllevi bilinmeyen huntingtin proteinini kodlar.
Huntington Hastal›¤›’na yol açan mutasyon, IT-15 geninin birinci eksonundaki CAG tekrarlar›n›n say›s›ndaki art›flt›r. Huntington Hastal›¤› Çal›flma Grubu, dört temel CAG tekrar kategorisi tan›mlam›flt›r: Buna göre, IT-15 geninde 26 ve daha az tekrar tafl›yan bireyler sa¤l›kl›d›r, 27-35 CAG tekrar› tafl›yan aleller nesiller aras› instabilite gösterebilir, 36-39 tekrar tafl›yan bireylerin sadece bir bölümü hastal›¤a yakalan›r, 40 ve üzeri CAG tekrar› tafl›yan bireyler e¤er uzun yaflarlarsa mutlaka Huntington Hastal›¤›’na yakalan›rlar. Huntington Hastal›¤›’n›n moleküler tan›s›, 1993 y›l›ndan itibaren do¤rudan mutasyon analizi ile mümkün olmaktad›r.
Bu yöntemle, IT-15 geninde CAG tekrar say›s› içeren bölge polimeraz zincir reaksiyonu ile ço¤alt›l›r ve radyoaktif ya da radyoaktif olmayan yöntemlerle saf CAG tekrar say›s› tan›mlan›r. Hastal›¤a yol açan genetik mutasyon on sene önce belirlendiyse de, bu mutasyonun hangi moleküler mekanizma/lar ile selektif nörodejenerasyona yol açt›¤› halen kesinlik kazanmam›flt›r. Mutant proteinin proteolizi ve agregasyonu, normal olmayan protein etkileflimleri ve transkripsiyonel
Keywords: Huntington’s Disease, polyglutamine diseases, CAG repeats, neurodegeneration
KL‹N‹K ÖZELL‹KLER‹
Huntington Hastal›¤› (HH) ilk kez 1872 y›l›nda Dr. George Huntington taraf›ndan, dominant geçiflli, geç-bafllang›çl›, progresif ve ölümcül bir hastal›k olarak tan›mland›(1). Bu tan›mlama, hastal›¤›n halen kabul gören temel özelliklerini özetlemekle kalmad›, ayn› zamanda hastal›¤a yol açan nörodejeneratif mekanizmay› ayd›nlatma yolunda her geçen gün ivmelenen araflt›rmalara yön verdi.
Bafllang›çta Huntington Koresi olarak adland›r›lan Huntington Hastal›¤›, otozomal dominant geçiflli ve santral sinir sistemini etkileyen kronik bir nörodejeneratif hastal›kt›r(2). Bat› Avrupa kökenli topluluklarda görülme s›kl›¤› 3-7/100 000’dir. Huntington Hastal›¤› geç-bafllang›çl› bir hastal›k olarak bilinir. Klinik semptomlar genellikle 30-40’l› yafllarda ortaya ç›kar ve 10-20 sene içinde ölümle sonuçlan›r. Bununla birlikte, olgular›n %10’u erken bafllang›çl› olup (jüvenil form) hastal›k daha fliddetli ve çabuk seyreder(3).
Huntington Hastal›¤›’n›n en belirgin üç klinik özelli¤i, motor, psikiyatrik ve kognitif bozukluklard›r. En çarp›c› motor bozukluk, ilk tan›mland›¤› y›llarda hastal›¤a ad›n› veren kore (chorea)’dir. Kore formundaki istemsiz hareketler bafllang›çta, proksimal ve distal ekstremitelerde düzensiz ve k›sa amplitüdlü olarak görülürken, hastal›k ilerledikçe vücudun geneline yay›lan, sürekli, fliddetli ve ani kas›lmalara dönüflür(4). Geç-bafllang›çl› olgularda istemsiz hareketlerle birlikte, istemli hareketlerin koordinas-yonunda da güçlük yaflan›r. Di¤er motor bulgular aras›nda düzensiz göz hareketleri, dizartri, ilerleyen evrelerde bradikinezi ve distoni say›labilir.
Hastal›¤›n 20’li yafllar ve daha öncesinde görülen jüvenil formunda ise bradikinezi, distoni ve rijidite ön plana ç›kar, kore hiç görülme-yebilir veya titreme ve epileptik nöbetler fleklinde olabilir(5). Motor bozukluklardan daha önce ortaya ç›kan fakat genellikle hastal›k bafllang›c›n› ça¤r›flt›rmayan davran›fl de¤iflimleri, endifle, depresyon ve manik-depresif formunda duygulan›m bozukluklar›na Huntington Hastal›¤›’nda s›kl›kla rastlan›r ve bu durum hastan›n yak›n çevresi için büyük problem oluflturur. ‹leri evrelerde mental aktivitenin giderek yavafllamas›yla bafllayan kognitif bozukluklar, hastal›k ilerledikçe ço¤unlukla demansa yol açar (3).
or non-radioactive methods. Although the genetic mutation leading to HD has been identified ten years ago, the underlying molecular mechanism leading to selective neurodegeneration is not clear yet. Proteolytic cleavage and aggregate formation of the mutant protein, aberrant protein interactions and transcriptional dysregulation are possible pathogenic mechanisms. The understanding of HD pathogenesis will enlighten the way to a cure for several other neurodegenerative disorders, which are thought to share a common mechanism.
NÖROPATOLOJ‹K ÖZELL‹KLER‹
Huntington Hastal›¤›’nda beynin striyatum bölgesine özgü nöron kayb› görülür. Substansiya nigra ve globus pallidus’a uzanan ve striyatal nöronlar›n %80’ini oluflturan GABA- erjik (gamma-amino-bütirik asit) orta boy dikensi projeksiyon nöronlar›, bu hastal›kta özgün olarak etkilenen nöron grubudur(6). Hastal›¤›n ilk klinik belirtileri, bu dikensi nöronlara lokalize olmufl striyatal dopamin D1 ve D2 reseptörlerinin
%30-40’›n›n kayb›yla aç›klanabilir(7). Huntington Hastal›¤›’n›n son evrelerinde, yani kaudat-putamen nöronlar›n›n
%90’›ndan fazlas› kaybedildi¤inde ve striyatumda atrofi ve gliyöz bafllad›¤›nda, serebral korteks, globus pallidus ve daha az oranda talamus, subtalamik çekirdek, akumbens çekirde¤i, substansiya nigra, serebellum ve beyaz maddede de dejenerasyona rastlanabilir (fiekil 1)(2,8). Ani ve kontrolsüz hareketler, vücut hareketlerinin kontrolünü sa¤layan bazal gangliyatalamokorteks yollar›ndaki bozukluktan kaynaklanmaktad›r (fiekil 2). Duygulan›m bozukluklar› ve kiflilik de¤iflimleri ise, özellikle prefrontal bölgedeki kortikal nöron disfonksiyonu ile iliflkilendirilebilir(9).
B‹YOK‹MYASAL ÖZELL‹KLER‹
PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) ve NMR (Nükleer Manyetik Rezonans) teknolojileriyle yap›lan araflt›rmalar, Huntington Hastal›¤›’nda enerji metabolizmas›ndaki de¤iflimlerin gözard› edilemeyece¤ini göstermifltir. Fakat bu de¤iflimlerin hücreyi ölüme götüren nedenlerden biri mi, yoksa di¤er defektlerin sonucu mu oldu¤u halen bilinmemektedir.
fiekil 1. Huntington hastas› (b) ve ayn› yafltaki (a) normal kontrole ait, fikse edilmifl serebral hemisferden koronal seviyede al›nan rostral striyatum kesitleri. Kaudat çekirdek, putamen ve kortekste atrofi ve beyaz madde kayb› görülmektedir (Vt: lateral ventrikül, Cd: kaudat çekirde¤i, Put: Putamen)(2).
Huntington hastalar›nda bazal gangliya ve serebral kortekste glikoz metabolizmas›n›n yavafllad›¤› saptanm›flt›r(10,11). Kaudat hipometabolizmas›, hastalar›n bradikinezi, rijidite, demans ve ifllevsel kapasitelerini ölçen klinik test skorlar›ndaki düflüflle paraleldir. Bununla birlikte, putaminal hipometa- bolizma, kore ve göz hareketlerindeki bozukluklar ile talamus hipometabolizmas›, hastada gözlemlenen distoni derecesiyle ilgilidir(10,12). Daha çarp›c› di¤er bir bulgu ise, Huntington Hastal›¤›’na yol açan genetik mutasyonu tafl›yan bireylerin yaklafl›k %50’sinin, belirtilerin bafllang›c›ndan y›llar önce metabolik de¤iflimler göstermesidir(13,14). Buna ek olarak, motor semptomlar henüz bafllamadan, sadece psikolojik de¤iflimler ve duygulan›m bozukluklar›ndan flikayet eden hastalarda, s›kl›kla kortikal metabolizma de¤iflikliklerine rastlanm›flt›r(10).
Huntington hastalar›nda gözlemlenen glikoliz problemi, bazal gangliya ve oksipital kortekste artm›fl laktat üretiminin NMR ile görüntülenmesiyle desteklenmifltir(15,16). Bununla birlikte, semptomatik bireylerde serebrospinal s›v›da pürüvat art›fl› ve kasta fosfokreatin/kreatin ve ATP/ fosfokreatin oranlar›n›n azald›¤› da saptanm›flt›r(17,18).
Postmortem hasta dokular›nda yap›lan biyokimyasal analizler, etkilenen beyin bölgelerinde oksidatif fosforilasyon ve trikarboksilik asit döngüsünün önemli elemanlar›n›n (pürüvat dehidrogenaz, kompleks II, III, IV, akonitaz) aktivitelerinin düfltü¤ünü gösterir(19-22). Huntington Hastal›¤› patogenezinde rolü oldu¤u düflünülen di¤er bir metabolik enzim de GAPDH (Gliseraldehit-tri-fosfat dehidrogenaz)’dir. GAPDH aktivitesi semptomatik bireylerde de¤iflmezken, bu enzimin hücre- içi lokalizasyonunun mutant huntingtin proteini varl›¤›nda
de¤iflti¤i gözlenmifltir(23). GENET‹K ÖZELL‹KLER‹
1983 y›l›nda, hastal›¤›n tan›mlanmas›ndan bir yüzy›l sonra, Huntington geninin 4. kromozomda oldu¤u ba¤lant› analizi ile belirlenmifl(24) ve Huntington Hastal›¤›, DNA markörlerine ba¤lant› ile haritalanan ilk otozomal dominant geçiflli hastal›k olmufltur.
Huntington Hastal›¤›’na yol açan mutasyonun tan›mlanmas› ise, ABD ve ‹ngiltere’deki alt›
laboratuvardan toplam 58 araflt›rmac›n›n yo¤un iflbirli¤ine ra¤men on sene sürmüfltür. IT-15 ad›
verilen gen, 1993 y›l›nda izole edilmifl ve hastal›¤a neden olan mutasyonun, bu gen üzerinde tekrar eden CAG nükleotidlerinin (nt) say›s›ndaki art›fl oldu¤u belirlenmifltir (fiekil 3)(25). Huntington Hastal›¤›’na özgü mutasyonun bulunmas›, moleküler biyolojideki dönüm noktalar›ndan biri kabul edilir.
IT-15, 67 ekson ve 180 kb’den oluflan büyük bir gendir. Genin birinci eksonunda polimorfik CAG nt tekrarlar›
bulunur. Bu tekrarlar› daha az polimorfik CCG dizileri izler;
en s›k görülen aleller 7, 10, 12 CCG’dir. Baz› bireylerde, kodon 2642’de delesyon (GAG) görülülebilir. Ancak, ne kodon delesyonu, ne de CCG dizileri hastal›¤a yol açar.
Huntington Hastal›¤›’na sebep olan yegane mutasyon, genin birinci eksonundaki saf CAG tekrarlar›n›n say›s›n›n normalden fazla olufludur. Bu gendeki CAG tekrarlar›
fiekil 2. Sa¤l›kl› hücrelerde ve Huntington Hastal›¤› patogenezinde bazal gangliya etkileflimleri.
Düz çizgiler eksite edici, kesik çizgiler inhibe edici yollar›, çizgilerin geniflli¤i ise yolun göreceli aktivitesini göstermektedir (Gpe: Globus pallidus d›fl segmenti, Gpi: Globus pallidus iç segmenti, STN: subtalamik çekirdek, SNr: substansiya nigra pars retikülata, SNc: substansiya nigra pars kompakta)2
fiekil 3. Huntington Hastal›¤› geninin kromozom 4p16.3’e lokalizasyonu.
Huntington Hastal›¤› 1983 y›l›nda kromozom 4p’ye haritaland› ve bu bölge çeflitli DNA markörleriyle daralt›larak aday genler saptand›, 1993 y›l›nda gen izole edildi ve hastal›¤a neden olan CAG tekrar mutasyonu belirlendi (103).
normal bireylerde de farkl› say›larda, yani polimorfik olmalar›na ra¤men, belli bir CAG eflik de¤erinin üzerinde hastal›¤a yol açarlar(25,26).
Huntington Hastal›¤›, ilgili genlerin kodlay›c› bölgelerindeki CAG tekrar dizilerinin (CAG tripletleri) say›lar›ndaki art›fl ile ortaya ç›kan, dokuz nörodejeneratif hastal›ktan biridir.
CAG tripletleri bulunduklar› proteinde glutamin amino asitini (Gln veya Q) kodlad›¤›ndan dolay›, bu hastal›klar
“Poliglutamin Hastal›klar› (PoliGln veya PoliQ)” ad› alt›nda toplan›r. Bugüne kadar tan›mlanm›fl olan poliQ hastal›klar›, kodlad›klar› proteinler ve normal ve patolojik CAG tekrar aral›klar› Tablo 1’de özetlenmifltir. Poliglutamin hastal›klar›, X-kromozomuna ba¤l› kal›t›m gösteren SBMA (Spinal Bulbar Müsküler Atrofi) d›fl›nda, otozomal dominant geçifllidir, ve bir tak›m ortak özellikleri paylafl›rlar: Polimorfik ve instabil CAG tekrar›, ebeveyn çeliflkisi, yeni mutasyonlar, antisipas- yon, ve tekrar say›s› ile hastal›k bafllang›ç yafl› aras›ndaki ters orant›(27).
Polimorfik CAG tekrar say›s›: Bilinen dokuz poliglutamin hastal›¤›nda da normal ve patolojik tekrar aral›klar› belirlenmifltir (Tablo 1). Tüm bu hastal›k genlerindeki tekrar say›lar› normal s›n›rlar›n içinde ise birey sa¤l›kl›d›r; ancak tekrar say›lar› her hastal›¤a özgü eflik de¤erini aflt›¤›nda hastal›¤a neden olur(27).
‹nstabilite: Polimorfik CAG tekrarlar› nesiller aras› instabilite gösterir. Di¤er bir deyiflle, tekrarlar bir sonraki nesle aktar›l›rken say›lar› artabilir, ya da azalabilir. ‹nstabilitenin moleküler mekanizmas›, DNA replikasyonu s›ras›nda eski ve yeni oluflan DNA iplikçiklerinin birbiri ile tam örtüflmemesi (“replication slippage”) ile aç›klanabilir(28). Buna karfl›, Huntington Hastal›¤›’nda somatik instabilite ancak baz›
dokularda görülür. Lenfoblastlarda, koryon villüs ve beynin d›fl›ndaki somatik dokularda tekrar say›lar› stabildir; ancak sperm ve santral sinir sisteminde mozaisizme rastlan›r.
‹nstabilitenin en çok görüldü¤ü beyin bölgesi, bu hastal›kta özgün dejenerasyona u¤rayan striyatumdur( 2 9 , 3 0 ). Yeni Mutasyon: Bir bireyin normal say›daki CAG tekrarlar›,
çocuklar›na iletilirken artarak ve hastal›k için gerekli olan eflik de¤erine ulaflarak hastal›¤a yol açabilir. Ailenin soygeçmiflinde hastal›k öyküsü olmama-s›na ra¤men bireyde hastal›k görüldü¤ü bu durum, yeni mutasyon olarak adland›r›l›r(31).
Ebeveyn Çeliflkisi: Baz› poliQ hastal›kla- r›nda CAG tekrarlar›n›n artma ya da azalma e¤ilimi, aleli aktaran ebeveynin cinsiyetine ba¤l›d›r, bu duruma ebeveyn çeliflkisi ad›
verilir. Huntington Hastal›¤›’nda, özellikle babadan geçiflte tekrar say›s›n›n artt›¤›
gözlemlenmifltir(32). Bu olay, erkekteki mayoz bölünme (spermatogenez) esnas›ndaki hatalardan kaynaklan›yor olabilir. Spermdeki mayotik instabilitenin, normalin üst s›n›r›na yak›n CAG tekrar› tafl›yan aleller için daha fazla oldu¤u bilinmektedir. Anneden geçiflte, tekrar say›s›ndaki de¤iflim daha azd›r (1-4 tekrar) ve hem azalma, hem de artma yönünde olabilir. Dolay›s›yla, normal say›da CAG tekrar› tafl›yan aleller, sonraki nesle iletilirken say›lar› artarak eflik de¤erine ulafl›p hastal›¤a neden olabilirler; bu mutant alellerde daha da s›kl›kla görülür. Ancak, hastal›k alellerindeki tekrar say›lar›n›n azalarak normal aral›¤a düfltü¤üne rastlan- mam›flt›r.
Hastal›k bafllang›ç yafl›: Tüm poliQ hastal›klar›nda ilgili genlerdeki CAG tekrar say›s› ve hastal›k bafllang›ç yafl› ters orant›l›d›r (fiekil 4)(33). Di¤er yandan, tekrar say›lar› ayn› olan bireylerde, ayn› aileden olsalar bile, hastal›k belirtileri farkl›
yafllarda ortaya ç›kabilir. Bu nedenle, CAG tekrar say›s›, hastal›k bafllang›ç yafl›n› hesaplamak üzere kullan›lamaz, sadece bir fikir verebilir. Huntington Hastal›¤›’nda genellikle, 40-50 CAG tekrar› olan bireylerde ilk hastal›k belirtileri 30- 50 yafllar› aras›nda görülürken, jüvenil olgularda tekrar say›s› ≥ 55’tir(2).
Antisipasyon: PoliQ hastal›klar›n›n di¤er bir ortak özelli¤i
Hastal›k Ad› Protein Proteinin Normal ‹ntermedya Patolojik
büyüklü¤ü Aral›k Aral›k Aral›k
HD Huntingtin 348 kDa 6-35 36-39 40-121
DRPLA Atrophin-1 190 kDa 3-36 36-49 49-88
SBMA Androjen reseptör 99 kDa 11-38 _ 38-62
SCA 1 Ataksin-1 87 kDa 6-39 39-41 41-83
SCA 2 Ataksin -2 140-150 kDa 14-32 32-34 34-77
SCA 3 Ataksin -3 48 kDa 12-40 40-62 62-86
SCA 6 α1A-Ca++
kanal› 280 kDa 4-18 18-21 21-30
SCA 7 Ataksin -7 96 kDa 7-18 18-38 38->200
SCA 17 TBP 42 kDa 25-43 43-45 45-63
Tablo 1. Poliglutamin tekrar› hastal›klar›nda kodlanan proteinler ve normal ve patolojik CAG tekrar aral›klar› (HD: Huntington Hastal›¤›, DRPLA: Dentatorubro Pallidoluysian Atrofi, SBMA: Spinobulbar Müsküler Atrofi, SCA: Spinoserebellar Ataksi, TBP: TATA-ba¤layan protein, kDa: kilodalton)
fiekil 4. Normal (mavi) ve Huntington kromozomlar›ndaki (k›rm›z›) CAG tekrar say›s›, ve tekrar say›s› ile hastal›k bafllang›ç yafl› aras›ndaki iliflki (k›rm›z›
kutular) (100).
daha erken yafllarda ortaya ç›kar ve daha a¤›r seyreder.
Huntington Hastal›¤›’nda özellikle babadan geçiflte antisipasyon çok belirgindir(32).
HUNT‹NGON HASTALI⁄I’NDA GENOT‹P-FENOT‹P
‹L‹fiK‹S‹
IT-15 genindeki tekrar say›lar›, “Huntington Hastal›¤› Genetik Test Çal›flma Grubu” taraf›ndan, iliflkilendirildikleri fenotiplere göre dört gruba ayr›lm›flt›r (fiekil 5) (34):
Normal Alel: 26 ve daha az CAG tekrar› tafl›yan aleller hiçbir flekilde Huntington Hastal›¤› ile ba¤lant›l› de¤ildir.
Bu alellerin sonraki nesillerde uzayarak hastal›¤a yol açt›¤›
durumlara da rastlanmam›flt›r.
Mayotik ‹nstabilite Aral›¤›: IT-15 geninde 27-35 CAG tekrar› bulunan bireylerin kendileri Huntington Hastal›¤›’na yakalanmazlar, ancak bu alellerin mayotik instabilite göstererek bir sonraki nesilde say›lar›n›n artt›¤› ve Huntington Hastal›¤›’na yol açt›¤› saptanm›flt›r(35). Örne¤in, 38 CAG tekrarl› bir Huntington hastas› olan ve soygeçmiflinde hastal›k öyküsü bulunmayan bir bireye, bu alelin sa¤l›kl› ve IT-15 geninde 27 CAG tekrar tafl›yan babas› taraf›ndan kal›t›ld›¤› belirlenmifltir(36).
Azalm›fl Penetrans Aral›¤› (‹ntermedya Aral›k): 36- 39 CAG tekrar› tafl›yan bireylerin sadece bir k›sm› Huntington Hastal›¤›’na yakalanmaktad›rlar; yani, bu aral›ktaki tekrarlar tam penetrans göstermezler(37). Bununla birlikte, bu aral›k içinde artan her tekrara karfl›, penetrans da artar. Mutasyonu tafl›yan bireylerin bir bölümü hastal›k fenotipi göstermezlerse, bu durum ilgili genin azalm›fl penetrans› olarak adland›r›l›r.
Di¤er yandan, hastal›k bafllang›c› s›kl›kla geç ve bir hayli de¤iflken oldu¤undan dolay› penetrans yafla ba¤l›d›r denilebilir. Sonuç olarak azalm›fl penetrans, mutasyonu kal›tan ve beklenen yaflam sürecini tamamlayan, fakat hastal›k belirtilerini göstermeyen bireyler için kullan›lmal›d›r.
Azalm›fl penetrans, mutant gen ekspresyonunda ekstrem
bir noktad›r; bu, farkl› genetik altyap› ve çevresel faktörlerin, ayn› tip mutasyonun ifade edilmesindeki rolünü ortaya koyan aç›k bir kan›tt›r(38).
Huntington Hastal›¤›: 40 ve üzeri CAG tekrar› tafl›yan bireyler, e¤er daha evvel beklenmedik bir sebepten yaflamlar›n› kaybetmemifllerse, mutlaka Huntington Hastal›¤›’na yakalan›rlar. Bu mutasyonu tafl›yan bireylerin çocuklar›na hastal›¤› kal›tma olas›l›¤› % 50’dir.
HUNT‹NGTON HASTALI⁄I’NIN MOLEKÜLER TANISI Huntington Hastal›¤›’na yol açan mutasyonun belirlenmesi, hastal›¤›n moleküler tan›s›n› çok kolaylaflt›rm›fl, ve bu konuda belirlenen etik kurallar›n di¤er otozomal dominant geçiflli hastal›klara da uygulanmas›n› sa¤lam›flt›r. Mutasyonun bulunmas›ndan önce ba¤lant› analizi yöntemiyle yap›lan moleküler tan›, 1993 y›l›ndan beri do¤rudan mutasyon analizi ile mümkündür.
Do¤rudan mutasyon analizinde, IT-15 geninde CAG tekrar say›s› içeren bölge polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ile ço¤alt›l›r ve Southern Blot ya da radyoaktif olmayan yöntemlerle saf CAG tekrar say›s› tan›mlan›r(34). En güncel olan yöntemler; %6-8’lik denatüre edici poliakrilamid gel elektroforezi ya da floresan PCR’lar›n dizileme sisteminde direkt analizidir.
Huntington ve di¤er poliQ hastal›klar›n›n moleküler tan›lar›, bu hastal›klara tek tip bir mutasyonun (CAG tekrar›) neden olmas› dolay›s›yla nisbeten kolayd›r; ancak bu geç-bafllang›çl›, dominant geçiflli ve henüz tedavisi olmayan hastal›klarda genetik dan›flma çok önemlidir. Olumlu, ya da olumsuz, test sonucunun bireyin ve ailesinin yaflam›n› ne yönde etkileyece¤i, moleküler testten önce detayl› olarak, birkaç seans halinde, tart›fl›lmal›d›r. Test sonucunun, ailenin test yapt›rmam›fl presempto-matik/semptomatik bireylerini de etkileyebilece¤i özellikle vurgulanmal›d›r. Presemptomatik tan› testlerinde, tan› öncesi belirli aral›klarla mutlaka genetik dan›flma verilmelidir. Yeterli genetik dan›flma almam›fl ve bu konuda bilinçlen-memifl bireylere, moleküler tan› verilmemesi, tan› merkezlerinin uymas› gereken kurallar›n bafl›nda gelir. Moleküler tan› testi yapt›rma karar›n› kiflinin kendisi, hiçbir bask›
alt›nda kalmaks›z›n vermelidir.
Uluslararas› belirlenmifl etik kurallar çerçevesinde, test sonuçlar›, kiflinin yaz›l› izni olmaks›z›n üçüncü kiflilerle paylafl›lmaz, posta ile ya da telefonda verilmez, kiflinin kendisiyle ve partneriyle (ya da en güven duydu¤u
fiekil 5. IT-15 geni ve CAG tekrar say›s› - fenotip iliflkisi (34).
kifliyle) karfl›l›kl› görüflmede aç›klan›r. Etik kurallar gere¤i, 18 yafl›ndan küçüklere moleküler test uygulanmaz(39). HUNT‹NGTON HASTALI⁄I’NA BENZER HASTALIKLAR Benzer klinik semptomlar› ve/veya patolojik özellikleri sebebiyle Huntington Hastal›¤›’n› taklit eden birkaç hastal›k, bazen yanl›fl klinik tan› koyulmas›na sebep olabilir. Huntington Hastal›¤›’na klinik aç›dan çok benzeyen hastal›klardan ilki, yine poliQ hastal›klar›ndan biri olan DRPLA’d›r. Klinik aç›dan Huntington Hastal›¤› tan›s› alm›fl, fakat mutasyonu tafl›mayan bireylerin, özellikle DRPLA’n›n s›k görüldü¤ü toplumlarda (örne¤in Japonya), DRPLA için genetik incelemeye al›nmas›
önerilir. Klinik olarak, önce Huntington Hastal›¤› ile ba¤daflt›r›lan, fakat daha sonra baflka
genlerdeki mutasyonlar›n sorumlu oldu¤u saptanan hastal›klar HDL1 (“Huntington Disease-Like 1”), HDL2 (“Huntington Disease-Like 2”) ve HDL3 (“Huntington Disease-Like 3”)’tür. HDL1’in, kromozom 20p12’ye haritalanm›fl prion proteini genindeki (PrP) toplam 192 bazl›k sekiz adet oktapeptid insersiyonuyla segrege
oldu¤u bulunmufltur(40). HDL2’ye sebep olan mutasyon ise, JPH3 (“junctophilin-3”) genindeki CTG tekrar art›fl›d›r. HDL2 lokusundaki bu mutasyon, etiyolojisi bilinmeyen Huntington olgular›n›n %2’sini aç›klayabilmektedir(41). Otozomal resesif geçifl gösteren HDL-3 ise 4p15.3’e haritalanm›flt›r(42). ‹lginç bir baflka nokta da, varyant Creutzfeld-Jacob Hastal›¤› (vCJD) olgular›ndan birinin IT-15 geninde intermedya say›da CAG tekrar say›s› oldu¤unun saptanmas›d›r. Bu da, intermedya say›da (36-39 CAG) tekrar tafl›yan bireylerin vCJD’ye yakalanma risklerinin sorgulanmas›na yol açm›flt›r fakat bu konu henüz kesinlik kazanmam›flt›r(2, 43). Son olarak, farkl› ailelerden befl kiflide görülen ve hareket bozuklu¤u ve beyinde ferritin ve demir birikimi ile karakterize edilen, geç-bafllang›çl› bir bazal gangliya hastal›¤›na CAG mutasyonunun de¤il, ferritin hafif zincirindeki bir insersiyonun sebep oldu¤u gösterilmifltir(44). Dolay›s›yla, ender rastlanan birkaç genetik hastal›k, klinik olarak Huntington Hastal›¤›’n› taklit edebilir, fakat farkl›
genlerdeki mutasyonlardan kaynaklan›yor olabilir. Bununla birlikte, klinik olarak kesinlikle Huntington tan›s› alm›fl, fakat genetik aç›dan bu hastal›k mutasyonunu tafl›mayan ve di¤er genlerdeki mutasyonlarla da henüz
aç›klanamayan olgular (fenokopi) da mevcuttur.
HUNT‹NGON HASTALI⁄ININ MOLEKÜLER PATOLOJ‹S‹
Huntingtin Proteini
IT-15 geninin kodlad›¤› “huntingtin” (htt) proteini, glutamin tekrar say›s›na ba¤l› olmak kayd›yla, ortalama olarak 3144
amino asitten oluflan 348 kilodalton (kDa)’luk büyük bir proteindir(25). On sekizinci amino asitten bafllayan poliQ dizisini, poliprolin (poliP) tekrarlar› takip eder. Proteindeki yaklafl›k 40 amino asitlik ve ilk kez tan›mland›¤› proteinlerin bafl harflerinden ad›n› alan üç HEAT tekrar› (Huntingtin, Elongation factor 2, regulatory A subunit of the protein phosphase 2A, TOR1), huntingtin’in hücre-içi protein etkileflimlerinde rol oynamaktad›r (fiekil 6)(45) .
Huntingtin’in di¤er proteinlerle yap›sal bir homolojisi olmad›¤›
için, ifllevini belirlemek oldukça zordur ve bu proteinin ifllevi hakk›nda bilinenler, çok yo¤un araflt›rmalara ra¤men birkaç ip ucunun ötesine geçememifltir. Huntingtin geninin inaktive edildi¤i knock-out farelerin yaflamla ba¤daflmamas›, bu
proteinin embriyo gelifliminde önemli bir ifllevi oldu¤unu düflündürmektedir(46). Bu fenotipin sadece mutant protein ekspresyonu ile yeniden kazan›l›yor olmas› da, patogenik tekrarlara ra¤men, huntingtin proteininin normal ifllevini bir ölçüde korudu¤unu gösterir(47). Di¤er çal›flmalar da huntingtin’in geliflimsel apoptoz, nörogenez ve hücre-içi trafficking mekanizmalar›ndaki olas› rollerine dikkat çeker(47,48). Bunlarla birlikte, hücrelerdeki huntingtin seviyesi de önem tafl›maktad›r, çok az miktarda huntingtin proteini üreten mutant farelerin geliflim anomalisi gösterdikleri kan›tlanm›flt›r(49). Huntingtin’in hücrelerde mikrotübül, vesikül ve sinaptik yap›larla ko-lokalize olmas›, bu proteinin hücre-içi transportta ve nörotransmisyonda rolü oldu¤unu düflündürür(50).
Mutant PoliQ Proteinlerinin Özellikleri ve Olas›
Nörodejeneratif Mekanizmalar
PoliQ proteinleri tüm hücre ve dokularda yayg›n olarak sentezlenirler, fakat sadece merkezi sinir sisteminde selektif nörodejenerasyona sebep olurlar. Nörodejenerasyonun moleküler mekanizmas› henüz tam olarak a盤a kavuflmad›ysa da, mutant poliQ proteinlerinin özellikleri patogenez mekanizmas› hakk›nda ipuçlar› verir.
PoliQ mutasyonunun ilk etkisi, mutant protein konformasyonunun de¤iflimidir; yeni konformasyonun, mutant proteinlere toksik ifllev kazand›rd›¤› art›k kabul görmüfltür. Mutant poliQ proteinleri parçalanarak
fiekil 6. Huntingtin proteinin yap›s› (Qn: poliglutamin tekrar›, Pro: prolin aç›s›ndan zengin bölge)(2).
agregasyona ve inklüzyon cisimciklerinin oluflmas›na yol açar. Bu nedenle poliQ hastal›klar›, Alzheimer Hastal›¤›
(AD), Parkinson Hastal›¤› (PD), Creutzfeld-Jacob Hastal›¤›
(CJD) ve Amiyotrofik Lateral Skleroz (ALS) gibi mutant proteinlerin neden oldu¤u “proteinopatiler” grubuna dahildir. Tüm bu hastal›klarda mutasyonlar, mutant protein birikimine ve toksisiteye yol açarlar. Übikitin (Ub) ile markalanm›fl poliQ agregatlar›, proteinlerin poliQ içeren toksik parçalar›yla birlikte, flaperonlar, proteozomlar ve çeflitli transkripsiyon faktörleri (TF) de içerirler. Bu özelliklerden yola ç›karak, mutant proteinlerin farkl›
konformasyonlarda farkl› protein etkileflimlerine, transkripsiyon bozukluklar›na, Ub-proteozom sisteminde (UPP) aksakl›klara yol açarak hücre ölümüne neden oldu¤u söylenebilir.
Toksisite Mekanizmalar›: Toksik ‹fllev Kazan›m› ve
‹fllev Kayb›
PoliQ hastal›klar›n›n alt›nda yatan moleküler mekanizma önceleri sadece mutant proteinin toksik ifllev kazan›m› modeli ile aç›kland›ysa da, yak›n zamandaki çal›flmalar, toksik ifllev kazan›m›n›n yan›s›ra, normal proteinin ifllev kayb›n›n da bu mekanizmada rolü oldu¤una iflaret etmektedir.
Mutant poliQ proteinlerinin toksik ifllev kazan›m›
hipotezi, hipoksantin fosforibozil transferaz (HPRT) genine 146 CAG tekrar› eklenen bir fare modeliyle gösterilmifltir. PoliQ hastal›klar›yla hiçbir iliflkisi olmayan bu gene CAG tekrarlar›n›n eklenmesi, farelerde geç- bafllang›çl› nörolojik fenotipe ve prematür ölüme yol açm›flt›r(51). Buna ek olarak, hücrelerde yeflil floresan proteine (GFP) ba¤lanarak sentezlenen poliQ dizilerinin de hücre ölümünü tetikledi¤inin belirlenmesi(52), poliQ tekrarlar›n›n hücrelerde genel anlamda toksisite yaratmaya yeterli oldu¤unu aç›klar. ‹nsanlarda normal IT-15 geninin heterozigot inaktivasyonun Huntington Hastal›¤› fenotipine yol açmamas›(53,54) ve sadece tek kopya ifllevsel geni olan farelerin Huntington Hastal›¤›
özellikleri gösterme-meleri(55), poliQ patogenezinin, uzam›fl glutamin dizisinin proteinlere kazand›rd›¤›
toksik bir ifllevin sonucu oldu¤unun göstergesidir.
Ancak, mutant huntingtin ve di¤er poliQ proteinlerinin toksik ifllev kazan›m›n›n sonucu olarak, hücrelerdeki normal proteinin ifllevinin kaybedilmesi de olas›
mekanizmalar aras›ndad›r(56). PoliQ agregatlar›, mutant proteinleri bulunmalar› gereken yerlerden uzaklaflt›rarak hücre ifllevlerinin yitirilmesine, ya da haplo-yetersizli¤e sebep olabilirler. Bununla birlikte, normal proteinler mutant formlar›yla etkileflimde bulunup ifllevlerini yerine getiremeyebilirler. Fakat genetik bulgular, poliQ
patogenezinde bu çeflit basit bir dominant negatif ifllev kayb›, ya da haplo-yetersizlik olmad›¤› yönündedir(56). Buna ra¤men ifllev kayb›, patogenik mekanizmaya dolayl› olarak etki ediyor olabilir. Normal huntingtin’in apoptotik hücre ölümünü durdurmas›, BDNF (“Brain Derived Neurotrophic Factor”) üretimini tetiklemesi ve nöron yaflam›n› uzatmas›, bu konuda al›nan en dikkat çekici sonuçlard›r. Apoptotik nöronlar mutant huntingtin sentezleyen transgenik hayvan modellerinde ve Huntington beyinlerinin striyatum ve korteks bölgelerinde gösterilmifl, bu bölgelerde BDNF seviyelerinin azald›¤› görülmüfltür(57). Tüm bunlar normal huntingtin fonksiyonunun kayb›n›n nörodejenerasyonda etkisi oldu¤unu düflündürmektedir. Huntington Hastal›¤›’nda ve büyük olas›l›kla di¤er poliQ hastal›klar›nda ifllev kazanma / ifllev kaybetme mekanizmalar› ayn› anda etkin olabilir (fiekil 7).
Mutant PoliQ Proteinlerinde Konformasyon De¤iflimi Huntington Hastal›¤› ve di¤er poliQ hastal›klar›nda, uzam›fl poliQ dizilerinin mutant protein konformasyonuna etkisini aç›klamak üzere iki model gelifltirilmifltir. Transglutaminaz hipotezi, poliQ dizilerinin transglutaminaz enzimi için substrat oldu¤unu ve glutamin amino asitlerinin, ayn› ya
fiekil 7. Huntington hastal›¤›’nda olas› hücre ölüm mekanizmalar›. Mutant huntingtin’in kesilmesi, proteinin poliQ tafl›yan N-terminal parças›n›n hücre çekirde¤ine girmesine ve toksik aktivitenin artmas›na sebep olur (a). Ayn› zamanda mutant proteindeki artm›fl poliQ dizileri direkt olarak (a), ya da normal proteinin fonksiyonunu engellemek yoluyla indirekt olarak (b) ifllev kayb›na neden olur (56).
da farkl› poliQ proteinlerindeki lizin amino asitleriyle izopeptid ba¤lar› oluflturabilece¤ini söyler(58). Mutant poliQ proteinleri transglutaminaz aktivitesini artt›rarak agregasyona yol açar.
Perutz’un Polar Zipper modeline göre, CAG tekrar say›s›
eflik de¤erini afl›nca, mutant protein kendi içinde, ya da glutamin tekrarl› di¤er bir molekülle kovalent olmayan bir etkileflime girip, k›vr›ml› tabaka (“ß-pleated sheet”) fleklinde bir ikincil yap› oluflturarak, çökebilir(59). ‹n vitro ve Huntington beyinlerinde görülen agregatlardaki proteinlerin -k›vr›ml›
tabaka yap›s›nda olduklar› kan›tlanm›flt›r(60). Mutant Protein Agregasyonu
Artm›fl say›da glutamin tekrar› içeren proteinlerin agregasyon e¤ilimleri, ilk kez 1997 y›l›nda huntingtin proteini ile gösterilmifltir. Normal say›da glutamin tekrar› içeren huntingtin’in N-terminal ucu hücrelerde çözünebilir olmas›na ra¤men, mutant formunun -k›vr›ml› tabaka yap›s›nda çökmesi(60), Polar Zipper modelinin bir kan›t› olmufltur.
Mutant huntingtin proteininin, nöron sitoplazmas›nda, perinükleer bölgede ve çekirdekte inklüzyonlar (NII-“neuronal intranuclear inclusion”) oluflturdu¤u gösterilmifltir (fiekil 8).
Geç-bafllang›çl› olgular›n postmortem analizinde daha az
nükleer, fakat daha çok sitoplazmik inklüzyon ve distrofik nöritler görülmesi, NII’lar›n yan› s›ra, sitoplazmik agregatlar›n da nöron disfonksiyonu ve toksisitesinde rol oynayabilece¤ini düflündürür(61). Nöron uzant›lar›na lokalize olan agregatlar, aksonal nakli bloke ederek ve aksonal dejenerasyona sebep olarak nöron ifllevini bozabilir(62).
Huntington geninde 113-156 CAG tekrar› tafl›yan transgenik farelerde progresif nörolojik belirtiler, ve kortikal ve striyatal nöronlarda agregat oluflumu gözlenmifl ve inklüzyon oluflumu hücre ölümü ile ba¤daflm›flt›r(63,64). Ayr›ca, inklüzyon formasyonu s›cak flok proteini (“heat-shock protein”) HDJ1 ile engellendi¤inde, in vitro hücre ölümünün azald›¤›
görülmüfltür(65). Buna karfl›, agregat oluflumu engellen- di¤inde, hücre ölümünün artt›¤›na dair bulgular da vard›r(66). Agregasyonun Huntington Hastal›¤› ve di¤er poliQ hastal›klar› patogenezindeki rolü halen tart›flmal›d›r.
Agregatlar hücre-için toksik, koruyucu, ya da sadece bir yan ürün olabilir(62). Agregatlar›n hücre ölümüyle ba¤daflt›r›l- d›¤› çal›flmalara dayanarak, poliQ agregatlar›n›n toksik etki yaratt›¤› kan›s›na var›labilir. Agregatlar mutant proteinlerin yan› s›ra, etkileflime girdikleri di¤er proteinleri ve transkripsiyon faktörlerini, flaperon, proteozom gibi çok çeflitli proteinleri de bar›nd›r›rlar. Mutant proteinlerin poliQ bölgesi d›fl›ndaki bölgeleriyle etkileflimde bulunan proteinler de agregatlara da¤›labilirler. PoliQ proteinleri, poliQ dizisi d›fl›nda birbirlerinden oldukça farkl› oldu¤undan dolay›, ilgili agregatlara çok de¤iflik protein gruplar› dahil olabilir.
Bu da, de¤iflik hastal›klarda farkl› ifllevlerin etkilenmesine ve farkl› fenotiplere sebep olabilir. Hücrelerde bulunmalar›
gereken yerlerden uzaklaflt›r›lan proteinler kendi ifllevlerini yerine getiremeyip toksisiteye sebep olabilirler. Ancak, poliQ agregatlar›n›n, poliQ proteinlerinin di¤er hücre bileflikleriyle etkileflimini engelleyerek, poliQ toksisitesine karfl› koruyucu oldu¤u da düflünülebilir. Ya da, agregatlar patolojik sürecin do¤al bir yan ürünü olabilir. Her ne kadar agregasyon ve toksisite aras›ndaki ba¤lant› tam olarak çözülemediyse de, agregatlar›n patolojik bir markör oldu¤u netleflmifltir.
Mutant PoliQ Proteinlerinin Proteolizi
Hücre kültürü, hayvan modelleri ve post-mortem analizler, poliQ proteinlerinin y›k›ma (proteoliz) u¤rad›¤›na iflaret etmektedir(67). Huntingtin’in y›k›m›, hücre kültürü düzeyinde, hayvan modelleriyle ve insan dokusu çal›flmalar› ile kan›tlanm›flt›r. PoliQ proteinlerinin parçalanmas›nda rol oynayan protein-spesifik enzimler, kaspazlar ve kalpainlerdir(68).
Kalpainler, kalsiyumla aktive olan sistein proteazlard›r, sinir sisteminde proenzim heterodimer olarak bulunurlar(68). Kalpain aktivasyonu, kalpain inhibitörü olan kalpastatin’in kaspazlar taraf›ndan kesilmesi ile gerçekleflir. Huntingtin’in kesilmesinde kalpain I, II ve m’nin görev ald›¤› gösterilmifltir.
Kalpain kesim bölgeleri 535-537 ve 468-470 amino asitleri aras›ndad›r ve mutant huntingtin kalpainler taraf›ndan daha kolay kesilmektedir. Mutant huntingtin’in kalpain ile kesilmesi engellendi¤inde, huntingtin agregatlar› ve toksisitenin azald›¤› görülmüfltür(69).
Kaspazlar, apoptoz ve enflamasyonda rol oynayan bir grup aspartat-özgü sistein proteazlar›d›r. Hücrelerde inaktif proenzim fleklinde bulunurlar, ve otoaktivasyonla ya da baflka bir kaspaz taraf›ndan kesilerek aktive edilirler(70). Apoptozun çeflitli kademelerinde farkl› kaspazlar aktive olurlar. Kaspaz 8, 9 ve 10 apoptozun bafllang›c›nda, kaspaz 3, 6 ve 7 apoptozun yönlendirilmesinde görev yapar. Kaspaz 8 ve 9 aktive oldu¤unda, kaspaz 3, 6, ve 7’yi aktive edebilir(71). Kaspazlar›n Huntington Hastal›¤› patogenizinde rol oyna¤›, çeflitli deneylerle gösterilmifltir. Huntingtin
fiekil 8. Transgenik Huntington faresi striyatal nöronunda(A) ve bir post-mortem Huntington striyatal biyopsisinde(B) görülen çekirdek-içi inklüzyonlar (FC:
filamentler ve ince granüller, DCA: yo¤un kromatin agregatlar›) (2).
proteininde kaspaz 2, 3, 6 ve 7 için kesim bölgeleri tan›mlanm›flt›r; mutant huntingtin’in kaspaz 8’i aktive etti¤i, kaspaz 3 ve 9 aktivasyonunu artt›rd›¤› ve kaspaz inhibitörlerinin, mutant huntingtin’in sebep oldu¤u, hücre ölümünü durdurdu¤u, hücre kültürü ve transgenik hayvan modellerinde gösterilmifltir(71). Huntingtin’in poliQ dizisi içeren N-terminal k›sm›, hücreler için daha toksiktir. N- terminal protein fragmanlar› kaspazlar› daha çok aktive eder, bu da daha çok toksik fragman oluflumunu tetikler ve bu döngü içine giren hücreler apoptoza u¤rar(72,73). Huntingtin’in kaspaz 1, 3 ve 6 ile kesilmesi engellendi¤inde, hücrelerde apoptotik ölüm oran›n›n azald›¤› gözlemlenmifltir(74). PoliQ hastal›klar›ndaki özgün patolojiyi aç›klamay› hedefleyen modellerden biri, mutant proteinlerin, etkilenen beyin bölgesine özgü y›k›m›d›r. Dokuya özgü proteoliz birkaç yolla olabilir: Her normal poliQ proteini, her hastal›kta etkilenen beyin bölgelerine özgü proteazlar taraf›ndan kesilebilir ve mutant proteinler söz konusu oldu¤unda proteoliz artabilir. Di¤er yandan, artm›fl poliQ dizisi proteine yeni bir konformasyon kazand›r›rken, ayn› zamanda korunmufl protein bölgelerinin yeni proteazlar taraf›ndan tan›nmas›na sebep olabilir. Yeni toksik fragmanlar›n oluflumu, ya da proteoliz art›fl› ile toksik fragman›n fazla miktarda oluflmas›, gözlemlenen bölgesel patolojiye sebep olabilir. Ancak bu kriterlere uygun proteazlar bulunmad›¤›
gibi, kaspaz ve kalpainler tüm hücrelerde yayg›n olarak sentezlenirler. Buna ra¤men, dokuya özgü proteoliz Huntington Hastal›¤›’nda gösterilmifltir. Sa¤l›kl› kontrol ve Huntington beyinlerinde farkl›l›k olmaks›z›n, striyatum ve kortekste dokuya özgü proteoliz saptanm›flt›r(75).
fiaperonlar›n ve Übikitin-Proteozom Sisteminin Rolü Uzun poliQ tekrar› içeren proteinler, yap›lar›ndaki de¤ifliklik nedeniyle farkl› bir konformasyon kazan›rlar ve yanl›fl katlanma sonucu degradasyona direnç göstererek hücrede protein birikimine neden olurlar. Hücrelerde proteinlerin katlanmas›na yard›m eden ve yanl›fl katlanm›fl proteinlerin tan›nmas› ve düzeltilmesinde görevli flaperonlar mevcuttur.
Bunlardan HSP70 ve HSP40, hücre modellerinde oluflan agregatlarda saptanm›flt›r. HSP40 ve HSP70 flaperonlar›
normalden fazla sentezlendi¤inde agregatlar›n azald›¤›, ve baz› durumlarda poliQ toksisitesini bask›lad›¤› gösterilmifltir(76). fiaperonlar, protein katlanmas› d›fl›nda übikitin-proteozom sisteminin (UPP) proteinleri degrade etmesine de yard›m ederler. fiaperonlar›n koruyucu etkileri, yanl›fl katlanm›fl proteinlerin apoptotik program› tetiklemesini, ya da protein degradasyon mekanizmalar›n›n t›kanmas›n› engelleme yoluyla olabilir(77).
Do¤ru katlanmam›fl proteinler hücrelerde übikitin ile markalan›r ve degradasyon için proteozomlara yönlendirilir.
Huntington beyinlerinde ve hücre modellerinde görülen intranükleer inklüzyonlar da übikitin (Ub) ile iflaretlenmifltir ve proteozomlar› bar›nd›r›r(71,78). Proteinlerdeki poliQ bölgeleri, Ub ile markalanma aflamas›nda ya da markalanmay› takip eden proteoliz aflamas›nda protein y›k›m›n› engelleyebilir.
Agregatlardaki mutant proteinlerin Ub ile markalanm›fl olarak bulunmas›, markalanma aflamas›n›n normal iflledi¤ini gösterir, ancak Ub zincirinin uzunlu¤u da degradasyon sinyalinin tam olarak ifllemesi için önemlidir. Bununla birlikte, poliQ dizilerine ba¤lanan birçok proteinin ubiquitin- proteozom reaksiyon flelalesinin bir üyesi oldu¤u bilinmektedir. AD, PD gibi birçok nörodejeneratif hastal›¤›n da, Ub ile markalanm›fl mutant protein agregasyonu ile paralellik göstermesi, protein ya da peptid y›k›m›ndaki bozukluklar›n tüm bu hastal›klara sebep olabilece¤ine iflaret etmektedir(79). Sonuç olarak poliQ ve di¤er birçok nörodejeneratif hastal›¤›n ortak özelliklerinden biri, mutant proteinlerin degradasyonunun zorlaflmas›, ya da UPP’nin t›kanmas› sonucu ortaya ç›kan hatal› proteoliz olarak kabul edilebilir. Di¤er yandan, proteozomlar›n mutant poliQ proteinlerini degrade etmek üzere aggregatlara da¤›lmas›, hücrede degrade edilmesi gereken ve özellikle de hücre- içi konsantrasyonlar› önemli olan proteinlerin birikmesine neden olarak apoptoza yol açabilir(80,81).
Agregatlar, Nükleer Lokalizasyon ve Toksisite PoliQ hastal›klar›n›n patolojisinde, mutant proteinin hücre- içindeki yeri, agregat oluflumundan daha belirleyici bir faktör olabilir. Her ne kadar sitoplazma patolojisine dikkat çeken sonuçlar olsa da, daha çok say›da bulgular çekirde¤i iflaret eder.
Çekirdek lokalizasyon sinyali (NLS-“nuclear localization signal”) mutasyona u¤rat›lm›fl mutant poliQ proteini sentezleyen transgenik farelerde hastal›k görülmemesi, ve çekirdek lokalizasyon sinyali kazand›r›lan proteinlerin hücrelerde daha fazla toksisiteye yol açt›¤›n›n gösterilmesi, nükleer lokalizasyonun hücre-içi toksisitede agregasyonlardan daha önemli bir rolü oldu¤unu düflündürmektedir. Normalde sitoplazmada görülen huntingtin’in mutant formunun çekirdekte bulundu¤u gösterilmifltir. Dolay›s›yla, mutant proteinin hücre-içi lokalizasyonunun toksisitede rolü olmas›
olas›d›r.
Agregatlar›n toksisitesi ve nükleer lokalizasyonu üzerine yak›n zamanda yap›lan çal›flmalar, çarp›c› bulgularla sonuçlanm›flt›r(82,83). Normal ve patogenik aral›kta, 20 ve 42 glutamin tekrarl› peptidler (Q20 ve Q42) belli bir konsantrasyona ulaflt›r›l›p, so¤uk flok uyguland›¤›nda, hücrelere girip sitoplazmada fibriler agregatlar oluflturmufllard›r. Normal ve mutant peptid agregatlar›n›n lokalizasyonunu karfl›laflt›rmak üzere bu peptidlere NLS
eklendi¤inde, agregatlar çekirde¤e girmifl, ve hem normal, hem de mutant peptid agregatlar› hücre ölümüne yol açm›fl, fakat NLS’si olmayan sitoplazmik agregatlar toksisite yaratmam›flt›r. Q42 agregatlar›n›n çekirdekte bulundu¤u hücrelerin %65’inde 24 saat içinde hücre ölümü gözlem- lenmifltir(84). Bu sonuçlardan, agregatlar›n normal veya patolojik say›da glutamin tekrarlar› içermesinden çok, hücre- içi lokalizasyonlar›n›n önem tafl›d›¤› öne sürülebilir. Kontrol olarak kullan›lan ve amiloid fibril oluflturdu¤u bilinen CspB-1 bakteri so¤uk flok proteinine NLS eklendi¤inde, agregatlar›n çekirdekte olufltu¤u, fakat toksik olmad›klar›
görülmüfltür. Bu da, intranükleer agregatlar›n toksisitesinin poliQ dizisinden kaynakland›¤›n› do¤rulamaktad›r(85). Agregasyonun bafllamas› poliQ konsantrasyonunun kritik eflik de¤erine ulaflmas›n› gerektirir, bu da poliQ hastal›klar›n›n geç-bafllang›çl› olufllar›n› aç›klayabilir(86,87). Buna ek olarak, agregasyon bafllang›c›n›n CAG tekrar say›s›na ba¤l› olmas›, tekrar say›s› art›fl›yla birlikte hastal›k bafllang›ç yafl›n›n düflmesini aç›klamak için yeterlidir. Agregat oluflumunu bafllatan toksik fragman›n kritik konsantrasyona ulaflmas›nda, hücrelerin bölünme yetisi, hücreye özgü sentez düzeyi, hücre-içi kompartmantalizasyon, ve proteinin ay›r›c› ifllenme özellikleri (“differential processing”) gibi birçok önemli etken vard›r Patogenik olmayan aral›ktaki poliQ dizilerinin de fibriler agregatlar oluflturdu¤u(65) ve bu agregatlar›n patogenik aral›ktaki tekrarlar gibi toksik etki yaratt›¤› gösterilmifltir. Normal CAG tekrar› içeren proteinlerin agregat oluflumu için daha yüksek bir kritik konsantrasyona gereksinim duyulmas› ve bu proteinlerde agregat oluflumunun çok yavafl oluflu, bu olay›n normal yaflam süresi içinde gerçekleflmeyece¤ini gösterir(84,88).
Nükleer Lokalizasyon, Protein Etkileflimleri ve Transkripsiyonel Disregülasyon
PoliQ proteinlerinin kesilerek çekirde¤e girmesinin olas›
sonuçlar› aras›nda; çekirdek-içi mekanizmalar; gen anlat›m›
ve RNA’n›n ifllenmesindeki de¤iflimler, çekirdek-içi protein döngüsünde aksakl›klar, ya da çeflitli çekirdek faktörleriyle etkileflimler ilk akla gelenlerdir.
Mutant protein fragmanlar›n›n çekirde¤e girdi¤inde hücre için daha toksik oldu¤unu kan›tlayan deneylerle, poliQ proteinlerinin transkripsiyonu etkiledi¤i düflüncesine var›lm›fl ve poliQ proteinlerinin 20’den fazla çekirdek transkripsiyon faktörüyle etkileflimde bulundu¤u saptanm›flt›r(89,90). Bunlardan birço¤u poliQ proteinindeki tekrar say›s›na ba¤l›
etkileflimlerdir. Agregasyonun ön flart oldu¤unu kabul ederek nörotoksisiteyi aç›klamaya çal›flan modeller de, poliQ dizileri içeren transkripsiyon faktörlerinin (örn. TBP- TATA ba¤layan protein, CBP-CREB ba¤layan protein) mutant poliQ proteinleri ile birlikte agrege olarak ifllevlerinin bloke
edildi¤ini ve gen anlat›m›nda de¤ifliklere yol açt›¤›n›
savunur(91,92).
Huntingtin normalde gen anlat›m›n›n düzenlenmesinde rol oynayan proteinlerle etkileflimde bulunmakta, ve bu proteinlerin sitoplazmik naklinde ve çekirdek-içi hareketle- rinde rol oynamaktad›r(93). Huntingtin ile etkileflimde bulunan proteinlerin Huntington Hastal›¤› patogenezine olas› etkilerini aç›klamak üzere, gen anlat›m›ndaki de¤iflimler, apoptozun tetiklenmesi, metabolik zehirlenme, aksonal transportun bloke olmas› gibi birçok mekanizma ortaya at›lm›flt›r.
Mutant huntingtin, baz› TF’lere özgün ba¤lanma ve bunlar›
ortamdan çekme yoluyla nörotoksik olabilir. Huntington Hastal›¤› patogenezinde rol oynayan en önemli TF’leri, cAMP response element binding protein (CREBP), p53, ko-represöre ba¤lanan protein (CtBP), TAFII130, Sp1’dir
(94-97). Huntington Hastal›¤› hücre modelinde, mutant
huntingtin’in CREBP’deki glutaminlerle etkileflime girip CREBP’nin agregatlara da¤›ld›¤› gösterilmifltir(64). CREBP ayn› zamanda transgenik fare modelinde ve post-mortem hasta beyinlerinde NII’larda saptanm›flt›r. Mutant huntingtin, ayn› zamanda, CREBP’nin görev ald›¤› gen anlat›mlar›n› da azaltmaktad›r(98). Fonksiyonel CREBP’nin hücre-içi miktar›n›n azalmas›n›n patogenik etki yaratt›¤›, hücre canl›l›¤› testleri ile gösterilmifltir. Bu çal›flma ile glutamin dizileri içeren transkripsiyon faktörlerinin hücredeki lokalizasyonlar›n›n de¤iflimi yoluyla, çekirdek inklüzyonlar›n›n toksisiteye dolayl›
etkisi kan›tlanm›flt›r(99). Özgün Nöron Ölümü
Gerek normal, gerekse mutant huntingtin tüm hücre ve dokularda yayg›n olarak sentezlenir, bu nedenle mutant proteinin sadece striyatuma özgü nöronlarda dejenerasyona sebep olmas› oldukça dikkat çekici ve halen anlafl›lmam›fl bir konudur.
Bölünen hücrelerde, hücre bölünmesi esnas›nda, nükleer zar›n bozulmas›yla çekirdekteki agregatlar sitoplazmaya da¤›l›p daha az toksisite gösterebilir; ya da her hücre bölünmesinde agregatlar yeni oluflan hücreler aras›nda paylafl›labilir. Fakat nöronlar gibi post-mitotik hücrelerde hücre bölünmesi olmad›¤›ndan, agregatlar hücre çekirde¤inde yüksek konsatrasyonda sabit kal›yor olabilirler.
Bu hipotez, mitoz inhibitörleri ve hücre farkl›laflmas›na yol açan faktörler uyguland›¤›nda poliQ toksisitesinin art›fl›yla gösterilmifltir(100) ve neden sadece nöronlar›n zarar gördü¤ünü aç›klayabilir.
Striyatuma özgü nöron dejenerasyonunu aç›klay›c›
sebeplerden biri ise, mutant huntingtin’in striyatuma özgü proteinlerle etkileflimde bulunmas› olabilir. Fakat araflt›rmalar, huntingtin’in etkileflimde bulundu¤u proteinlerin striyatuma
özgü olmad›¤›n› ortaya koymufltur. Di¤er bir olas›l›k, hastal›k patogenezinde, huntingtin’in striyatuma özgü anti-apoptotik etkilerini yitirmifl olmas›d›r. Ancak huntingtin anti-apoptotik etki göstermesine ra¤men, bu durum striyatuma özgü de¤ildir. Bunlara alternatif olarak, striyatuma özgü transkrispsiyonu düzenleyen proteinlerin, huntingtin’in ifllev bozuklu¤una daha duyarl› olmas› ve bunun sonucu olarak geliflen transkripsiyon aksakl›klar›, özgün nöron ölümünün sebeplerinden biri olabilir(56). Ayr›ca, transgenik Huntington farelerinde N-terminal huntingtin fragmanlar›n›n striyatal nöronlarda ve bunlar›n aksonal uzant›lar›nda selektif birikiminin gösterilmesi(101), proteinin striyatuma özgü protein y›k›m›na u¤rayarak burada birikti¤i fikrini destekle- mektedir(102). Son olarak,, mutant huntingtin’in, striyatuma uzant›lar› olan beyin bölgelerinde ifllev kayb› ya da toksik ifllev kazan›m› ile aktivitesinin de¤iflmesi özgün nöron ölümünü aç›klayabilir(56).
Huntington Hastal›¤› patogenezinde rol oynad›¤› düflünülen hücre-içi biyokimyasal süreçler fiekil 9’da özetlenmifltir.
TEDAV‹ VE GELECEKTEN BEKLENT‹LER
Huntington Hastal›¤›’na neden olan genin 4. kromozoma ba¤lant› analizi ile haritalanmas›, t›pta ve moleküler biyolojide
bir dönüm noktas›d›r. Bu önemli aflamadan sonra, genin izole edilmesi ve mutasyonun tan›mlanmas›, yo¤un araflt›rma ve uluslararas› iflbirli¤ine ra¤men on y›l sürmüfltür. Bugün bu mutasyonun neden oldu¤u moleküler patolojiye yönelik araflt›rma 1993’ten beri ivme kazanarak devam etmesine ve yöntemler çok geliflmifl olmas›na ra¤men, gen üzerindeki CAG tekrar› ile Huntington beynindeki özgün nöron ölümü aras›ndaki s›r perdesi halen tam olarak aralanmam›flt›r;
sab›rs›zl›kla beklenen kesin tedavi ancak bu perdenin kalkmas›yla mümkün olacakt›r.
Hastal›k patogenezine yönelik bilgi birikimi, doku kültürü, maya, meyve sine¤i, ipliksi kurt, ve transgenik fare modelleri üzerindeki çal›flmalar ile kazan›lm›flt›r. Bugün kesin olarak bilinen iki fley vard›r; birincisi tek tip bir mutasyonun hastal›¤›
tetikledi¤i, bunu takiben birbiri ile etkileflim halindeki birçok farkl› sürecin hastal›ktaki nöron ölümüne yol açt›¤›d›r. ‹kinci önemli nokta ise, bu yaz› çerçevesinde Huntington Hastal›¤›
ba¤lam›nda tart›fl›lan mekanizma ve süreçlerin birço¤unun tüm nörodejeratif hastal›klar›n ortak paydas› oldu¤udur.
Bunlar›n aras›nda, saf Mendel tipi kal›t›mla nesilden nesile aktar›lan Huntington Hastal›¤› patogenezinin, AD, PD ve ALS’den daha az karmafl›k olabilece¤i düflünüldüyse de, son y›llar›n bize ö¤retti¤i di¤er önemli konu bunun böyle olmad›¤›d›r. Huntington Hastal›¤› da dahil olmak üzere,
fiekil 9. Huntington Hastal›¤› patogenezinde rol oynad›¤› düflünülen mekanizmalar(104).
bütün nörodejeneratif hastal›klar büyük olas›l›kla tek bir vur-kaç türü tepkime ile de¤il, daha ziyade birkaç olay sonucu meydana gelen zincirleme bir süreç sonras›nda oluflmaktad›r. Bu sürece çevresel, epigenetik ve genetik olaylar da dahildir. Beyindeki protein agregasyonu, oksidatif ve nitrozatif stres, mitokondri hasar›, enfeksiyona cevap ve a¤›r metal birikiminden dolay› oluflan hasar› azaltarak, nörotrans-misyonu eski haline getirmek ve eksitotoksisiteyi engellemek, birçok nörodejeneratif hastal›¤›n tedavisinde etkili olacakt›r.
Gelece¤in moleküler sa¤alt›m›, bu hastal›klara özgün olan, içiçe geçmifl karmafl›k olaylar›n engellenmesini hedefleyen, kombine tedaviler üzerine odaklanacakt›r. Birçok aflamadan oluflan bir reaksiyon dizisinin tek bir aflamas›n› engellemenin, yetersiz olmas›n›n yan› s›ra, önemli riskleri de vard›r.
Gelifltirilmifl olan in vitro ve in vivo modellerin, rasyonel tedavilerin yolunu açmas› umulmaktad›r.
Huntington Hastal›¤›’nda tedaviye yönelik çal›flmalar hücre kültürü ve transgenik hayvan modelleri üzerinde yo¤un bir flekilde devam etmektedir. Mutant gen ekspresyonunun bask›lanmas›, mutant protein y›k›m›n›n ve toksik fragmanlar›n hücre çekirde¤ine girmesinin engellenmesi, agregat oluflumunun önlenmesi ve transkripsiyonel disregülasyonun düzeltilmesi aflamalar›nda elde edilen sonuçlar oldukça umut verici ve tedavi sürecine yak›n oldu¤umuzun göstergesidir (fiekil 10).
‹laç tedavisine ve küçük-molekül kimyas›na bakacak olursak, etkin bir ilac›n, bilimsel olarak rasyonel, ayn› patolojik mekanizmay› paylaflan di¤er nörodejeneratif hastal›klarda da etkili, nöroprotektif etkisinin belirgin ve toksik olmamas›
gerekir. Di¤er önemli kriterler beyne nüfuz etme ve farmakokinetik özelliklerdir. Birçok yeni çal›flma, HDAC (histon deasetilaz) inhibitörleri, sistamin, kongo k›rm›z›s›,
Rho’ya ba¤l› kinaz›n hem meyve sine¤i, hem de fare modellerinde poliQ toksisitesini azaltt›¤›n› göstermifltir.
Ama birçok soru flimdilik cevapland›r›lmay› beklemektedir.
Bu model organizmalardaki sonuçlar hastalara ne flekilde aktar›l›r ve ne kadar baflar›l› olur? ‹laç tedavisinin zamanlamas› nas›l olmal›d›r? Hastal›k belirtileri bafllamadan evvel mi, sonra m›? Model sistemlerdeki baflar› ölçütleri insanla nas›l k›yaslanacakt›r?
Temel biyolojik araflt›rmada çok k›sa bir sürede önemli bir devrime yol açan RNA interference (RNAi), flimdi de baz›
hastal›klar için potansiyel bir tedavi olana¤› gibi görülmektedir. Moleküler biyolojinin ana dogmas›na göre, genetik bilgi DNA➜RNA➜ protein yönünde aktar›l›r. Son bulufllar, RNA’n›n bu bilgi ak›fl›n› her iki yönde regüle etti¤i do¤rultusundad›r. Do¤al ortamdaki RNA’lar›n, gerek beyinde, gerekse di¤er organlarda gen ekspresyonunu kontrol ettikleri bilinmektedir. RNAi’de, hedef genlere komplementer olan küçük RNA düpleksleri, protein yap›m›n›, mRNA translasyonunu engelleyerek, ya da mRNA’y› degrade ederek bloke ederler. Huntington ve SCA’ler gibi, patolojik CAG tekrar› olan hastal›klar›n hücre modellerinde, sentetik RNA’lar mutant poliQ proteinini, ya do¤rudan CAG tekrar dizilerini, ya da komflu gen dizilerini hedef alarak inaktive ederler. Buradaki sorun, mutant genle birlikte, CAG tekrar›
içeren sa¤l›kl› genin de inaktive edilmesidir ki, bu da bu yöntemin CAG tekrar› hastal›klar› için in vitro ortamda dahi henüz yeterli olgunlu¤a eriflmedi¤ini gösterir.
Moleküler tedavinin son aflamas› kök hücre tedavisidir.
Kök hücreler kendilerini yenileme kapasitesi olan ve kökenlerine göre, ya birçok yeni hücre tipine, ya da tüm hücrelere dönüflebilme potansiyeli olan farkl›laflmam›fl hücrelerdir. Kök hücre veya türevlerinin hasta bireye transplantasyonu, ya da eriflkin hasta beynindeki endojen kök hücrelerin aktive edilmesi, nörodejeneratif hastal›klar›n gelecekteki tedavilerinden en önemlisi olarak görülmektedir.
Beynin yap›sal ve ifllevsel kompleksitesi düflünüldü¤ünde, nörodejenerasyon sonucu kaybedilmifl beyin hücrelerini ifllevsel hücrelerle de¤ifltirmek, gerçe¤e çok uzak gelebilir.
Ama, hayvan modellerinde yap›lan araflt›rmalar nöron de¤ifliminin mümkün oldu¤unu ve bozuk nöronal devrelerin k›smen de olsa rejenere edilebilece¤ini kan›tlam›flt›r.
Transgenik hayvanlar üzerinde denenen implantlar olumlu sonuç vermifl ve yeni nöronlar›n mevcut olan nöronlarla a¤ kurduklar› ve dejenerasyona u¤ramad›¤› gözlemlenmifltir.
Bu olumlu sonuçlardan yola ç›k›larak Huntington hastalar›
üzerinde fetal striatal doku implantasyonu çal›flmalar›
bafllat›lm›flt›r, ve halen çeflitli Avrupa ülkelerinden 100’ü aflk›n Huntington hastas› takip edilmektedir. Al›nacak sonuçlar›n yak›n gelecekte, Huntington Hastal›¤› için ikinci bir dönüm noktas› olaca¤› ve di¤er nörodejeneratif hastal›klar›n tedavisine de ›fl›k tutaca¤› umulmaktad›r.
fiekil 10. Huntington Hastal›¤›’nda moleküler tedavi hedefleri (105).
KAYNAKLAR
1. Huntington G. Med Surg Reporter 1872; 26: 317-321.
2. Bates G, Harper P, Jones L. Huntington’s Disease. 3. Bask›, Londra, Oxford Yay›nlar›; 2002.
3. Ho LW, Carmichael J, Swartz J, Wyttenbach A, Rankin J, Rubinsztein DC. The molecular biology of Huntington’s Disease. Psychological Medicine 2001; 31: 3-14.
4. Penney JB Jr, Young AB, Shoulson I, Starosta-Rubenstein S, Snodgrass SR, Sanchez-Ramos J, Romos-Arroyo M, Gomez F, Penchaszadeh G, Alvir J, Esteves J, DeQuiroz I, Marsol N, Moreno H, Conneally PM, Bonilla E, Wexler NS. Huntington Disease in Venezuela: 7 years of follow-up on symptomatic and asymptomatic individuals. Movement Disorders 1990; 5: 93-99.
5. Van Djik JF, Van der Velde EA, Roos RAC & Bruyn GW. Juvenile Huntington's disease. Human Genetics 1986; 73: 235-239.
6. Reddy PH, Williams M, Tagle DA. Recent advances in understanding the pathogenesis of Huntington’s disease. Trends Neurosci. 1999;
22: 248-255.
7. Andrews TC, Weeks RA, Turjanski N, Gunn RN, Watkins LH, Sahakian B, Hodges J R, Rosser AE, Wood NW, and Brooks DJ.
Huntington's disease progression: PET and clinical observations.
Brain 1999; 122:2353-2363.
8. Vonsattel, JPG and DiFiglia M. Huntington disease. J Neuropathol Exp Neurol. 1998; 57:369-384.
9. Albin RL, Reiner A, Anderson KD, Penney JB, and Young AB.
Striatal and nigral neuron subpopulations in rigid Huntington's disease: Implications for the functional anatomy of chorea and rigidity-akinesia. Ann Neurol. 1990; 27:357-365.
10. Kuwert T, Lange HW, Langer K-J, Herzog H, Aulich A, and Feinendegen LE. Cortical and subcortical glucose consumption measured by PET in patients with Huntington's disease. Brain 1990; 113:1405-1423.
11. Andrews, TC and Brooks DJ. Advances in the understanding of early Huntington's disease using the functional imaging techniques of PET and SPET. Mol Med Today. 1998; 4:532-539.
12. Berent S, Giordani B, Lehtinen S, Markel D, Penney JB, Buchtel HA, Starosta Rubinstein S, Hiehwa R and Young AB. Positron emission tomographic scan investigations of Huntington's disease:
Cerebral metabolic correlates. Ann Neurol. 1988; 23:541-546.
13. Antonini A, Leenders KL, Spiegel R, Meier D, Vontobel P, Weigell- Weber M, Sanchez-Pemaute R, de Yebenez JG, Boesiger P, Weindl A and Maguire RP. Striatal glucose metabolism and dopamine D2 receptor binding in asymptomatic gene carriers and patients. Brain 1996; 119:2085-2095.
14. Feigin A, Leenders KL, Moeller JR, Missimer J, Kuenig G, Spetsieris P, Antonini A and Eidelberg D. Metabolic network abnormalities in early Huntington's disease: An [(l8)F] FDG PET study. J Nucl Med. 2001; 42:1591-1595.
15. Jenkins BG, Koroshetz W, Beal MF and Rosen B. Evidence for an energy metabolism defect in Huntington's disease using localized proton spectroscopy. Neurology 1993; 43:2689-2695.
16. Jenkins G, Rosas HD, Chen YC, Makabe T, Myers R, MacDonald M, Rosen BR, Beal MF and Koroshetz WJ. 1H NMR spectroscopy studies of Huntington's disease: Correlation with CAG repeat numbers. Neurology 1998; 50:1357-1365.
17. Nicoli F, Vion-Dury J, Maloteaux JM, Delwaide C, Confort-Gouny S, Sciaky M and Cozzone PJ. CSF and serum metabolic profile of patients with Huntington's chorea: A study by high resolution proton NMR speetroscopy and HPLC Neurosci Lett. 1993;154:47- 51.
18. Lodi R, Schapira AH, Manners D, Styles P, Wood NW, Taylor DJ
and Wamer TT. Abnormal in vivo skeletal muscle energy metabolism in Huntington's disease and dentatorubropallidoluysian atrophy.
Ann Neurol. 2000;48:72-76.
19. Butterworth J, Yates CM and Reynolds GP. Distribution of phosphate-activated glutaminase, succinic dehydrogenase, pyruvate dehydrogenase, and gamma-glutamyl transpeptidase in post- mortem brain from Huntington's disease and agonal cases. J Neurol Sci. 1985;67:161-171.
20. Browne SE, Bowling AC, MacGarvey U, Baik MJ, Berger SC, Muqit MMK, Bird E D and Beal MF. Oxidative damage and metabolic dysfunction in Huntington's disease: Selective vulnerability of the basal ganglia. Ann Neurol. 1997;41:646-653.
21. Arenas J, Campos Y, Ribacoba R, Martin MA, Rubio JC, Ablanedo P and Cabello A. Complex I defect in muscle from patients with Huntington's disease. Ann Neurol. 1998;43: 397-400.
22. Guidetti P, Charles V, Chen EY, Reddy PH, Kordower JH, Whetsell WO Jr, Schwarez R and Tagle DA. Early degenerative changes in transgenic mice expressing mutant huntingtin involve dendritic abnormalities but no impairment of mitochondrial energy production. Exp Neurol. 2001;169:340-50.
23. Mazzola JL, Sirover LA. Reduction of glyceraldeyde-3-phosphate dehydrogenase activity in Alzheimer’s Disease and in Huntington’s Disease fibroblasts J Neurochem. 2001;76: 442-449.
24. Gusella JF, Wexler NS, Conneally PM, Naylor SL, Anderson MA, Tanzi RE, Watkins PC, Ottina K, Wallace MR, Sakaguchi AY. A polymorphic DNA marker genetically linked to Huntington’s disease.
Nature 1983;306: 234-238.
25. Huntington’s Disease Collaborative Research Group. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes. Cell 1993;971-983.
26. Gusella JF, MacDonald ME. Seminars in Cell Biology 1995;6: 21- 28.
27. Cummings CJ, Zoghbi HY. Fourteen and counting: unraveling trinucleotide repeat diseases. Hum Mol Genet. 2000; 9(6):909- 916.
28. Richards RI. Dynamic mutations: a decade of unstable expanded repeats in human genetic disease. Human Molecular Genetics 2001;10(20): 2187-2194.
29. Wheeler VC, Auerbach W, White JK, Srinidhi J, Auerbach A, Ryan A, Duyao MP, Vrbanac V, Weaver M, Gusella JF, Joyner AL and MacDonald ME. Length-dependent gametic CAG repeat instability in the Huntington's disease knock-in mouse. Hum Mol Genet.
1999; 8, 115-122.
30. Aronin N, Chase K, Young C, Sapp E, Schwarz C, Matta N, Kornreich R, Landwehrmeyer B, Bird E and Beal MF. CAG expansion affects the expression of mutant huntingtin in the Huntington's disease brain. Neuron 1995;15, 1193-1201.
31. Kremer B, Almqvist E, Theilmann J, Spenee N, Telenius H, Goldberg Y P and Hayden MR. Sex-dependent mechanisms for expansions and contractions of the CAG repeat on affected Huntington disease chromosomes. American Journal of Human Genetics 1995;57, 343-350.
32. Ranen NG, Stine OC, Abbott MH, Sherr M, Codori A-M, Franz ML, Chao NI, Chung AS, Pleasant N, Callahan C, Kasch LM, Ghaffari M, Chase GA, Kazazian HH, Brandt J, Folstein SE and Ross CA.
Anticipation and instability of IT-15 (CAG)n repeats in parent- offspring pairs with Huntington's disease. American Journal of Human Genetics 1995;57, 593-602.
33. Ross CA, Hayden MR. Huntington’s Disease: Analysis of Triplet Repeat Disorders. Oxford Bios Scientific Publishers Yay›n; 1998:
169-208.
